《Tango with Django》-第5章 模型与数据库

在 Django 中，查询底层数据库这项操作由对象关系映射器（Object Relational Mapper，ORM）负责。在 ORM 中，存储在一个数据库表中的数据封装为一个模型。模型则是描述数据库表中数据的 Python 对象。Django 不直接通过 SQL 查询数据库，而是使用相应的 Python 模型对象操纵。

5.1 Rango 的要求

5.2 设置数据库

创建模型之前要设置数据库。新建项目时，Django 已经自动在 settings.py 模块中添加了 DATABASES变量，其值类似下面这样：

DATABASES = {
    
    
    'default': {
    
    
        'ENGINE': 'django.db.backends.sqlite3',
        'NAME': BASE_DIR / 'db.sqlite3',
    }
}

对 Rango 应用来说，使用默认值基本就行了。可以看到，default 数据库由一个轻量级数据库引擎驱动，即 SQLite（见 ENGINE 键）。NAME 键的值是数据库文件的路径，默认为 Django 项目根目录中的 db.sqlite3。

5.3 创建模型

什么是模型

• 模型：
  模型准确且唯一的描述了数据。它包含您储存的数据的重要字段和行为。一般来说，每一个模型都映射一张数据库表。
• 基础：
  每个模型都是一个 Python 的类，这些类继承 django.db.models.Model
  模型类的每个属性都相当于一个数据库的字段。
  利用这些，Django 提供了一个自动生成访问数据库的 API。

创建模型

在 settings.py 模块中配置好数据库之后，下面创建 Rango 应用所需的两个数据模型。Django 应用的模型保存在应用目录中的 models.py 模块里。因此，Rango 应用的模型保存在 rango/models.py文件中。
我们要定义两个类，一个类对应一个模型。这两个类都要继承基类django.db.models.Model，分别表示分类和网页。参照下述代码片段定义 Category 和 Page 模型。
在我们定义的模型中，Page 模型中的 category 字段是 ForeignKey 类型。我们在字段的构造方法中指定，与 Category 模型建立一对多关系。

from django.db import models

# Create your models here.
class Category(models.Model):
    name = models.CharField(max_length=128,unique=True)

    def __str__(self):
        return self.name


class Page(models.Model):
    category = models.ForeignKey(Category,on_delete=models.CASCADE)
    title = models.CharField(max_length=128)
    url = models.URLField()
    views = models.IntegerField(default=0)

    def __str__(self):
        return self.title

5.4 创建和迁移数据库

设置

首先，数据库必须预置，即创建数据库及相关的表。请打开终端或命令提示符，进入项目的根目录（manage.py 文件所在的目录），执行下述命令。
执行这个命令后，项目中安装的所有应用都会更新各自的数据库表。这个命令执行完毕后，Django 项目的根目录中会出现 db.sqlite3 文件。

python manage.py migrate

创建一个超级用户（superuser），用于管理数据库。执行下述命令：

python manage.py createsuperuser

创建和更新模型/表

每次修改应用的模型都要通过 manage.py 中的 makemigrations 命令登记改动。在 Django 项目的根目录中执行下述命令，指明目标为 rango 应用：
上述命令执行完毕后，rango/migrations 目录中会出现一个 Python 脚本，名为 0001_initial.py。这个脚本中包含此次迁移创建数据库模式所需的一切信息。

python manage.py makemigrations rango

创建好迁移后，要提交到数据库。为此要再次执行 migrate 命令。

python manage.py migrate

5.5 Django 模型和 shell

下面说明如何在 shell 中创建 Category 实例。为了打开 shell，我们要再次在项目的根目录中运行 manage.py 脚本。执行下述命令：

python manage.py shell

# 从 Rango 应用中导入 Category 模型
from rango.models import Category
# 显示目前的所有分类
print(Category.objects.all())
<QuerySet []> # Django 1.10 的输出：一个空 QuerySet 对象
# 创建一个分类对象，存入数据库
c = Category(name="Test")
c.save()
# 再次列出所有分类对象
print(Category.objects.all())
<QuerySet [<Category: Test>] # Django 1.10
# 退出 Django shell
quit()

*不执行这一步，后面的填充数据将会报错Class ‘Category’ has no ‘objects’ member

5.6 配置管理界面

执行下述命令，启动 Django 开发服务器：

python manage.py runserver

然后打开 Web 浏览器，访问 http://127.0.0.1:8000/admin/。你会看到登录界面。


看起来不错，但是没有 Rango 应用的 Category 和 Page 模型。为了显示这两个模型，我们要给Django 一些提示。打开 rango/admin.py 文件，注册想在管理界面显示的类。下述代码注册 Category 和 Page 两个类。

from django.contrib import admin
from rango.models import Category, Page

admin.site.register(Category)
admin.site.register(Page)

Meta 类

管理界面中有拼写错误（应该是 Categories，而不是 Categorys）？为了修正这
个错误，可以在模型定义中添加嵌套的 Meta 类，在里面声明 verbose_name_plural 属性。下面是rango/models.py修改后的 Category 模型。

class Category(models.Model):
    name = models.CharField(max_length=128,unique=True)

    class Meta:
        verbose_name_plural = 'Categories'

    def __str__(self):
        return self.name

5.7 编写一个填充脚本

下面为 Rango 应用编写一个填充脚本。在 Django 项目的根目录中新建一个 Python 文件，命名为populate_rango.py，写入下述代码：

import os
os.environ.setdefault('DJANGO_SETTINGS_MODULE','tango_with_django_project_v1.settings')

import django
django.setup()
from rango.models import Category,Page

def populate():
    # 首先创建一些字典，列出想添加到各分类的网页
    # 然后创建一个嵌套字典，设置各分类
    # 这么做看起来不易理解，但是便于迭代，方便为模型添加数据

    python_pages = [
        {
    
    "title": "Official Python Tutorial",
        "url":"http://docs.python.org/2/tutorial/"},
        {
    
    "title":"How to Think like a Computer Scientist",
        "url":"http://www.greenteapress.com/thinkpython/"},
        {
    
    "title":"Learn Python in 10 Minutes",
        "url":"http://www.korokithakis.net/tutorials/python/"}]

    django_pages = [
        {
    
    "title":"Official Django Tutorial",
        "url":"https://docs.djangoproject.com/en/1.9/intro/tutorial01/"},
        {
    
    "title":"Django Rocks",
        "url":"http://www.djangorocks.com/"},
        {
    
    "title":"How to Tango with Django",
        "url":"http://www.tangowithdjango.com/"}]

    other_pages = [
        {
    
    "title":"Bottle",
        "url":"http://bottlepy.org/docs/dev/"},
        {
    
    "title":"Flask",
        "url":"http://flask.pocoo.org"}]

    cats = {
    
    "Python": {
    
    "pages": python_pages},
        "Django": {
    
    "pages": django_pages},
        "Other Frameworks": {
    
    "pages": other_pages}}

    # 下述代码迭代 cats 字典，添加各分类，并把相关的网页添加到分类中
    for cat,cat_data in cats.items():
        c = add_cat(cat)
        for p in cat_data["pages"]:
            add_page(c,p["title"],p["url"])

    # 打印添加的分类
    for c in Category.objects.all():
        for p in Page.objects.filter(category=c):
            print("-{0}-{1}".format(str(c),str(p)))

def add_page(cat,title,url,views=0):
    p = Page.objects.get_or_create(category=cat,title=title)[0]
    p.url = url
    p.views = views
    p.save()
    return p

def add_cat(name):
    c = Category.objects.get_or_create(name=name)[0]
    c.save()
    return c

if __name__ == '__main__':
    print("Starting Rango population script...")
    populate()
    

5.8 基本流程

设置数据库

新建项目后应该告诉 Django 你想用什么数据库（settings.py 模块中的 DATABASES 设置）。此外，
还可以在 admin.py 模块中注册模型，以便在管理界面中管理。

添加模型

添加模型的过程可以分为以下 5 步。
➊ 首先在 Django 应用的 models.py 文件中定义模型。
➋ 更新 admin.py，注册新增的模型。
➌ 生成迁移：python manage.py makemigrations <app_name>。
➍ 运行迁移：python manage.py migrate。在数据库中创建模型所需的表和字段。
➎ 创建或编辑填充脚本。

有时你可能想删除数据库，重头再来。

具体步骤如下。注意，本书使用的是 SQLite 数据库，此外Django 还支持其他数据库引擎。
➊ 如果 Django 开发服务器正在运行，停止。
➋ 如果使用的是 SQLite 数据库，删除 Django 项目根目录中的 db.sqlite3 文件。这个文件与manage.py 脚本位于同一级目录中。
➌ 如果修改过应用的模型，执行 python manage.py makemigrations <app_name> 命令，记得把<app_name> 替换成 Django 应用的名称（例如 rango。）如果未修改模型，跳过这一步。
➍ 执行 python manage.py migrate 命令，新建数据库文件（使用 SQLite 的话），并创建数据库表。
➎ 执行 python manage.py createsuperuser 命令，创建一个超级用户。
➏ 最后，运行填充脚本，在新数据库中插入可信的测试数据。

练习题

❏ 更新 Category 模型，加上 views 和 likes 字段，二者的默认值均是零。
rango/models.py

class Category(models.Model):
    name = models.CharField(max_length=128,unique=True)
    views = models.IntegerField(default=0)
    likes = models.IntegerField(default=0)

    class Meta:
        verbose_name_plural = 'Categories'

    def __str__(self):
        return self.name

❏ 创建迁移，然后执行，提交此次改动。

❏ 更新填充脚本，把“Python”分类的查看次数设为 128、点赞次数设为 64，把“Django”分类的查看次数设为 64、点赞次数设为 32，把“Other Frameworks”分类的查看次数设为 32、点赞次数设为 16。

• rango/models.py

class Category(models.Model):
    name = models.CharField(max_length=128,unique=True)
    views = models.IntegerField(default=0)
    likes = models.IntegerField(default=0)

    class Meta:
        verbose_name_plural = 'Categories'

    def __str__(self):
        return self.name

• populate_rango.py

def add_cat(name,views,likes):
    c = Category.objects.get_or_create(name=name)[0]
    c.views = views
    c.likes = likes
    c.save()
    return c

• populate_rango.py

def populate():
    cats = {
    
    "Python": {
    
    "pages": python_pages,'views':128,'likes':64},
        "Django": {
    
    "pages": django_pages,'views':64,'likes':32},
        "Other Frameworks": {
    
    "pages": other_pages,'views':32,'likes':16}}

• populate_rango.py

def populate():
    # 下述代码迭代 cats 字典，添加各分类，并把相关的网页添加到分类中
    for cat,cat_data in cats.items():
        c = add_cat(cat,cat_data['views'],cat_data['likes'])
        for p in cat_data["pages"]:
            add_page(c,p["title"],p["url"])

❏ 删除数据库，然后重新创建，再使用填充脚本填充数据。

• 如果使用的是 SQLite 数据库，删除 Django 项目根目录中的 db.sqlite3 文件。这个文件与manage.py 脚本位于同一级目录中。
  
• 如果修改过应用的模型，执行 python manage.py makemigrations <app_name> 命令，记得把<app_name> 替换成 Django 应用的名称（例如 rango。）如果未修改模型，跳过这一步。
  
• 执行 python manage.py migrate 命令，新建数据库文件（使用 SQLite 的话），并创建数据库表。
  
• 执行 python manage.py createsuperuser 命令，创建一个超级用户。
  
• 最后，运行填充脚本，在新数据库中插入可信的测试数据。
  
  ❏ 阅读 Django 官方教程的第二部分和第七部分。这两部分能巩固本章所学的数据库处理知识，还涉及一些定制 Django 管理界面的技术。
  ❏ 定制管理界面，访问 Page 模型时显示网页的分类、名称和 URL，就像图 5-5 那样。你要做完前一题才知道怎么解答这一题。
• rango/admin.py

from django.contrib import admin
from rango.models import Category, Page
# Register your models here.

class PageAdmin(admin.ModelAdmin):
    list_display = ('title','category','url')

admin.site.register(Category)
#admin.site.register(Page)
admin.site.register(Page,PageAdmin)

小结

1. category = models.ForeignKey(Category,on_delete=models.CASCADE)
2. python manage.py createsuperuser此界面密码是看不到的，但可输入。
3. shell 中创建 Category 实例。不执行这一步，后面的填充数据将会报错Class ‘Category’ has no ‘objects’ member